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1、2022年高中生物第四章遗传的分子基础第二节DNA的结构和DNA的复制第2课时教学案苏教版必修2学习导航1.阅读教材P71，结合DNA分子的结构特点，了解DNA半保留复制的实验证据。2.结合教材P72，归纳DNA分子的复制过程、特点，探讨DNA复制的生物学意义。重难点击1.DNA分子的复制过程和特点。2.DNA复制的有关计算。生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？DNA的复制就是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA2DNA。新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？这一节我们
2、就一起来学习DNA复制的过程。一、DNA分子半保留复制的实验证据1实验材料和技术科学家以细菌(约每20分钟分裂一次，产生子代)为实验材料，运用同位素标记技术。2实验的基本步骤(1)用含15N标记的NH4Cl培养细菌。(2)将细菌转移到含14N的普通培养液中培养。(3)在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。(4)将提取的DNA进行离心，记录试管中DNA的位置。3实验结果预测：如果DNA的两条链中都含有15N，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子质量居
3、中，离心时应该在试管的中部。4实验结果(1)提取亲代DNA离心全部重带。(2)繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。(3)繁殖两代后取出，提取DNA离心轻带、中带。5结论：DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做半保留复制。如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制。结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格：世代DNA分子结构特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链的总数含14N、15N的链所占的比例只含15N含14N和15N只含14N含15N含14N01全部在下部10021
4、012全部在中部01041/21/2241/2中部，1/2上部01/21/281/43/4381/4中部，3/4上部01/43/4161/87/8根据上表，回答下列问题：1复制n次后，子代DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？答案2n个、2个。2复制n次后，子代DNA分子含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？答案2n个、2n2个。3复制n次后，子代DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？答案2n1条、2条、2n12条。4设亲代DNA分子中含有腺嘌呤(A)脱氧核苷酸m个，则：(1)经过n次复制，共需消耗游离的腺
5、嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？m(2n1)个。(2)在第n次复制时，需消耗游离的腺嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？m2n1个。知识整合将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次：(1) 产生2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子数是(2n2)个。(2) 2n个DNA分子有2n1条脱氧核苷酸链，其中：含15N的脱氧核苷酸链数是2条、含14N的脱氧核苷酸链数是(2n12)条。(3)若亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：经过n次复制，共需要消耗该脱氧核苷酸：m(2n1)个。在第n次复制时，需要消耗该脱氧核苷
6、酸：m2n1个。1在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(和)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述不正确的是()A代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NB代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的C预计代细菌DNA分子的平均相对分子质量为D上述实验结果证明DNA分子的复制方式为半保留复制答案B解析15NDNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的D
7、NA链。这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14NDNA分子和14N、15NDNA分子。此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的。代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7ab)，平均相对分子质量为。2某一个DNA分子中，A为200个，复制数次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，该DNA分子已经复制了几次()A3次 B4次 C5次 D6次答案B解析利用DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 0
8、00(2n1)200，得n4。3用经3H标记的n个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后代噬菌体m个，其中含有标记元素的噬菌体占的比例为()A. B. C. D.答案B解析每个噬菌体共有2条被标记的DNA链，n个噬菌体DNA经复制后被标记的DNA链进入2n个子代噬菌体内，所以被标记的噬菌体所占比例为。二、DNA分子复制的过程1DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂间期。3过程4结果：形成两个完全相同的DNA分子。5特点(1)边解旋边复制。(2)半保留复制。6意义：将遗传信息从亲代传给子代，确保了遗传
9、信息传递的连续性。下图是真核生物DNA复制的示意图，据图分析：1图中有几个DNA的复制起点？它们开始的时间相同吗？答案有3个复制起点，各个起点开始的时间不同(最右边最早)。2每个复制起点的延伸方向是单向的还是双向的？答案是双向的。3在DNA复制的过程中，两条子链延伸的方向是否相同？答案不同，原因是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子链的延伸方向也是相反的。4DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？答案DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。知识整合真核生物的DNA复制是多起点双向进行的，复制时两条子链的延伸方向相反；DNA分子精确
10、复制的原因有：一是独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，二是严格按照碱基互补配对进行。4下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制BDNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子C真核生物DNA复制的场所只有细胞核D单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链答案A解析DNA复制发生在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。5下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确
11、的是()ADNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开BDNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间DDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段答案C解析DNA分子复制过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；DNA分子的两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的；图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点；DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。方法链接巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”1下列关于DNA复制的叙述，正
12、确的是()A复制均在细胞核内进行B复制仅发生在有丝分裂的间期C复制过程先解旋后复制D碱基互补配对保证了复制的准确性答案D解析只要细胞分裂，DNA就复制，DNA不只存于细胞核内；细胞分裂方式亦不只是有丝分裂；DNA是边解旋边复制，不分先后。2DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是()A腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键B腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键C脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键D脱氧核糖与磷酸之间的化学键答案B解析DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。3细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再
13、移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是()A第一次分裂的子代DNA应为B第二次分裂的子代DNA应为C第三次分裂的子代DNA应为D亲代的DNA应为答案A解析亲代DNA为15N15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N14N，应如图所示。4女性子宫瘤最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 m/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成，这可能是因为()A边解旋边复制B只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制C以半保留方式复制D复制起点多，分段同时复制答案D解析真核细胞中的DNA分子复制起点多，并且同时复制，所以
14、比较迅速。5如图为高等植物细胞中DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答下列问题：(1)由图示可知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子的方式是_。(2)细胞中DNA复制的场所为_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(3)把乙(只含14N)放在含15N的培养液中培养，复制2次后子代DNA单链中含15N的DNA单链所占的比例是_。答案(1)半保留复制(2)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期和减数第二次分裂后期(3)课时作业学考达标1沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关假说内容的叙述不正确的是()ADNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂B以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上
